[发明专利]一种基于碟簧的自复位粘滞耗能支撑

说明书

一种基于碟簧的自复位粘滞耗能支撑，属于土木工程防灾减震技术领域。由粘滞阻尼器和组合碟簧并联组合构成，主要由左端板、右端板、粘滞阻尼器、外套管、内套管、组合碟簧、内挡块、挡板、外挡块组成。粘滞阻尼器固接在外套管的内侧，内套管为粘滞阻尼器的活塞杆与左端板连接，外套管与右端板固接。组合碟簧穿套在内套管上，并安置在挡板之间。此基于组合碟簧和粘滞阻尼器的耗能装置，通过外套管和内套管相对滑动，进而带动内挡块和外挡块推动挡板相向滑动，最终挤压组合碟簧，以实现装置无论是受拉还是受压，组合碟簧始终处于受压状态。本支撑能保证结构在地震作用下的变形和承载力要求，提高结构的抗震能力。

技术领域

本发明涉及土木工程抗震技术领域，是一种应用于结构和桥梁工程领域中的耗能减震构件，基于碟簧的自复位粘滞耗能支撑具有良好的耗能能力和自复位能力。

背景技术

近年来，频发的地震现象给人们的生命和财产安全带来了严重的威胁，使得越来越多的学者关注和推动结构抗震技术的发展。地震会对结构产生严重的破坏，特别是大震时，会导致结构倒塌。传统的支撑虽然在一定程度上增大了结构的抗侧刚度，但也仅仅限于这一方面，其在大震周期荷载作用下易造成自身和连接处的破坏和失效，同时支撑屈曲后耗能能力变差，难以继续有效耗散地震能量。而粘滞阻尼器(3)不存在屈曲的问题，在受拉和受压时，可以提供相同的耗散地震能量的能力，因此克服了传统支撑受压时屈曲强度明显低于受拉时的拉伸强度，而且不会存在金属疲劳的情况。

地震之所以能够对结构产生巨大的损害，一方面是由于结构的刚度过小，震时产生了较大的侧向变形，另一方面是在地震作用后结构产生了较大的残余位移，残余位移的存在会严重损害结构抵抗余震的能力，特别是当残余变形角大于0.5％时，结构修复成本将大于重建成本。此时，可恢复功能抗震结构走入了众多学者的视线。目前，国内外学者已经研发了一些自复位支撑，虽然各种自复位支撑能够在耗能的同时实现自复位能力。如形状记忆合金、芳纶纤维，但是这些材料造价颇高；其次，部分自复位支撑的耗能采用摩擦耗能，摩擦面老化会使其耗能能力降低。而基于碟簧的自复位粘滞耗能支撑不存在这些问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

发明的目的是为了解决普通耗能阻尼器在大震或中震作用下出现较大的残余变形而加大震后维护和重建成本的问题，为此提出一种基于碟簧的自复位粘滞耗能支撑。

(二)技术方案

本发明为解决上述技术问题采取的方案如下：

采用粘滞阻尼器(3)作为耗能元件，可以有效避免屈曲问题和摩擦耗能存在的摩擦面老化问题。

采用预压碟簧作为新型的自复位元件，通过碟簧的叠合和并合来实现支撑的自复位能力。

基于碟簧的自复位粘滞耗能支撑，由粘滞阻尼器和组合碟簧并联组合构成，主要由左端板(1)、右端板(2)、粘滞阻尼器(3)、外套管(4)、内套管(5)、组合碟簧(6)、内挡块(7)、挡板(8)、外挡块(9)组成。其耗能部分由粘滞阻尼器(3)承担，自复位部分由左端板(1)、右端板(2)、外套管(4)、内套管(5)、组合碟簧(6)、内挡块(7)、挡板(8)和外挡块(9)构成；

左端板(1)、右端板(2)位于最两端且平行相对，内套管(5)的左端与左端板(1)固定在一起，且轴向垂直左端板(1)，外套管(4)的右端与右端板(2)固定在一起，且轴向垂直右端板(2)；外套管(4)同轴套在内套管(5)外；左端板(1)与外套管(4)左端之间留有空隙；粘滞阻尼器(3)包括空腔圆筒状缸筒和内部活塞，空腔圆筒状缸筒内有粘滞流体，内部活塞边缘与缸筒内侧面有空隙，缸筒固接在外套管(4)的内侧同时套在内套管(5)外侧可沿内套管(5)的轴向滑动，活塞嵌套固定在内套管(5)外，当内套管(5)与外套管(4)发生相对位移时，带动粘滞阻尼器(3)缸筒和活塞产生相对运动，迫使粘滞流体从间隙流过，从而产生阻尼力，进而耗散能量。

内套管(5)与左端板(1)焊接在一起，外套管(4)与右端板(2)焊接在一起。